Организация лабораторного практикума

Стр 1 из 9Следующая ⇒

СОДЕРЖАНИЕ

Организация лабораторного практикума. 3

Лабораторная работа № 1. Командный интерфейс POSIX-совместимой операционной системы.. 4

Лабораторная работа № 2. Экранный редактор Vim.. 22

Лабораторная работа № 3. Командные сценарии. 31

Лабораторная работа № 4. Командная оболочка Midnight Commander 40

Лабораторная работа № 5. Файловые системы ОС Linux. 57

Лабораторная работа № 6. Файловые системы ОС Windows. 72

Лабораторная работа № 7. Разработка программ в среде Linux. 95

Лабораторная работа № 8. Разработка программ сложной структуры.. 105

Список источников. 116

Организация лабораторного практикума

Лабораторный практикум по курсу «Операционные системы» выполняется в среде ОС Linux, установленной на сервере ФПМИ (http: //students.ami.nstu.ru или http: //fpm2.ami.nstu.ru). Доступ к серверу с компьютеров, установленных в компьютерных классах факультета, проводится с помощью клиентской Windows-программы putty, эмулирующей удаленный терминал Linux. Задачей этой программы является отправка вводимых с клавиатуры символов серверу и прием полученной от сервера информации. Наиболее часто работа с Linux – системой осуществляется именно таким образом, причем соединение с сервером может идти как по защищенному каналу (протокол ssh), так и по незащищенному (протокол telnet). В нашем случае будет использоваться защищенный канал.

Для выполнения лабораторных работ студенты объединяются в бригады составом не более двух человек. Каждая бригада имеет свой логин и пароль для входа в систему, а также свой домашний каталог, имя которого совпадает с логином. Несмотря на то, что Linux дает возможность смены пароля, изменять пароли, выданные администратором системы, студентам не рекомендуется.

Для того, чтобы начать работу ОС Linux, необходимо:

1. войти в систему, установленную на вашем рабочем компьютере в компьютерном классе (Windows ), используя бригадный логин и пароль;

2. запустить клиента putty, в поле HostName ввести имя сервера и нажать кнопку Open;

3. после установки соединения и появления приглашения login: необходимо набрать имя пользователя (например, pm4101) и нажать ENTER;

4. после появления приглашения на ввод пароля набрать пароль и нажать клавишу ENTER; обратите внимание, что при вводе пароля курсор на экране не перемещается;

5. если пароль введен корректно, то на экране появляется системное приглашение, например [pm4101@students ~]$, и Linux готов принимать команды.

Если Вы использовали один и тот же логин при входе в Windows и в Linux, то автоматически подключается сервис SAMBA, который обеспечивает совместимость файлов Windows и Linux.

Завершение сеанса работы с Linux проводится с помощью команд logout или exit

Mstsc -v pmi-os-lab

После загрузки редактора необходимо выбрать тип диска – физический или логический. При выборе физического диска открывается таблица разделов, в которой хранится список логических дисков с указанием типа файловой системы, объема и границ каждого логического диска (рис. 19). Для отображения имени разделов диска можно нажать кнопку «Меню» и выбрать пункт «Показать буквы томов».

Индикаторы показывают наличие соответствующих структур:

· T – таблица разделов

· E – элемент таблицы разделов

· B – загрузочный сектор тома

· C – копия загрузочного сектора

· F – основные структуры ФС (например, начальная запись MFT для NTFS);

Рис. 19

С помощью контекстного меню для каждого логического диска можно выполнить следующие действия: открыть, удалить или создать образ. Образ представляет собой файл, содержащий снимок диска, т.е. его точную физическую копию, которую можно использовать для восстановления диска в случае повреждения.

После открытия логического диска редактор выводит его параметры, набор которых зависит от типа установленной файловой системы: размеры сектора и кластера, число элементов корневого каталога или расположение файла MFT и т.д. (рис. 20).

Рис. 20

Нажатие кнопки «Открыть» переводит редактор в режим просмотра, в котором имеется три панели (просмотр папок, просмотр файлов и панель редактора), показанных на рис. 21. В панель редактора можно выводить содержимое системной области и области данных диска. Управление панелью редактора проводится через меню Редактор.

Рис. 21

2.3.1 Работа с файловой системой FAT32

Для FAT32 в панель редактора из системной области можно выводить загрузочную запись, таблицу FAT и корневой каталог, а из области данных – каталоги и файлы.

При просмотре таблицы FAT элементы, соответствующие свободным кластерам, выводятся символом «0», занятым кластерам – символом «=», а занятым последним кластерам – символом «Е». Реальные значения элементов FAT выводятся при установке курсора на элемент, при этом в строке статуса отображается название файловой системы и номер кластера, который соответствует текущему элементу FAT (например, FAT32 [17251]). По каждому каталогу и файлу выводится имя, расширение, размер, номер начального кластера, атрибуты и даты создания и изменения (см. рис. 21).

Просмотр содержимого файла, которое выводится в шестнадцатиричном и символьном виде, проводится двойным щелчком мыши по имени файла; изменение кодировки символов проводится в меню Режим/Кодировка. В этом режиме можно также посмотреть цепочку кластеров, выделенных данному файлу (меню Редактор/ Карта кластеров), как показано на рис. 22.

Рис. 22

Элементы каталога, имена которых начинаются с символа «х» соответствуют удаленным файлам. Если в поле имени стоят цифры или символы «е0», то этот элемент предназначен для хранения длинного имени файла (рис. 23).

DMDE позволяет осуществить быстрый переход на заданный кластер или сектор диска по их номеру (меню Редактор/Кластер или меню Редактор/Сектор тома), а также восстановить удаленные файлы.

Для восстановления необходимо отметить на панели нужные файлы, выбрать в контекстном меню пункт «Восстановить объект…» и указать каталог, в который надо провести восстановление. Для того, чтобы не испортить файл-оригинал, восстановление желательно проводить на другой логический диск.

Рис. 23

2.3.1 Работа с файловой системой NTFS

После выбора логического диска в окне редактора будет выведено содержимое файла $MFT(рис. 24).

Рис. 24

Первая запись описывает сам файл $MFT, а вторая – копию его первых четырех записей ($MFTMirr). Для каждой записи выводится ее адрес на диске (номера кластера и сектора), граничные метки, внутренний номер (индекс) и набор атрибутов. Минимальный набор включает атрибуты $STAN-DART INFORMATION, $FILE NAME и $DATA. Для просмотра содержимого каждого атрибута необходимо в его строке сделать щелчок мыши на символе ‘+’.

На рис. 25 показано содержимое атрибута $DATA, указывающего на расположение данных одного из файлов.

Рис. 25

Анализ рисунка позволяет сделать следующие выводы:

· индекс файла в MFT – 172808;

· данные файла находятся на диске, т.к. атрибут является нерезидентным;

· данные занимают 8 кластеров (start vcn=0, end vcn=7) или 32768 байта, файл не фрагментирован;

· номер начального кластера файла – 18986720;

· длина атрибута – 72 байта.

На рис. 26 показан этот файл в режиме просмотра данных.

Рис. 26

3 Порядок выполнения работы

1. Войдите в среду Windows на рабочем компьютере с помощью бригадной учетной записи и подключитесь к виртуальной машине pmi-os-lab.

2. Откройте дисковый редактор DMDE и определите параметры виртуального диска: общий объем, число и типы разделов, тип файловой установленной файловой системы. Для FAT - раздела определите размеры сектора и кластера; число секторов, выделенных для таблицы FAT и размер корневого каталога. Для NTFS - раздела определите размеры сектора и кластера, размер файла $MFT и его адрес, размеры записи MFT и индексной записи. Занесите все параметры в отчет, подтверждая их скриншотами.

3. Откройте логический диск с файловой системой FAT32 и выполните следующие действия, подтверждая их скриншотами.

3.1 Создайте на диске каталог с именем, соответствующим Вашей учетной записи и в нем создайте структуру каталогов согласно заданию лабораторной работы № 1 (см. рис. 1).

3.2. В каталог abc_kk запишите три файла размером 40 – 60 Кбайт, имеющих форматы .txt, .doc и .docx, имена файлов должны содержать не менее 15 символов, например, Лабораторная работа № 6.

3.3. Для файла Лабораторная работа № 6.txt выполните следующие действия:

- определите число элементов каталога, выделенных для хранения информации по файлу;

- занесите в таблицу 22 содержимое элемента, предназначенного для хранения короткого имени;

Таблица 22

Наименование поля	Значение поля
имя файла
расширение имени
атрибуты
время создания
дата создания
номер начального кластера
размер файла

- просмотрите содержимое и коды первых 16 байтов, занесите их в отчет;

- определите используемую кодировку символов путем сравнения с кодировочными таблицами редактора;

- определите список кластеров этого файла, результаты занесите в таблицу 23;

Таблица 23

Логический номер кластера в файле	…	n
Номер кластера на диске
Значение элемента FAT

3.4. С помощью программы Проводник скопируйте файл Лабораторная работа № 6.txt в каталог trash_kk.

3.5. Удалите файл Лабораторная работа № 6.txt из каталога abc_kk, проведите анализ изменений в FAT и в каталоге abc_kk, результаты занесите в отчет в виде таблиц 22 и 23. Посмотрите содержимое начального кластера удаленного файла, результат занесите в отчет.

3.6. Восстановите удаленный файл Лабораторная работа № 6.txt.

3.7. Определите используемую кодировку символов для файлов Лабораторная работа № 6.doc и Лабораторная работа № 6.docx, результаты занесите в отчет.

4. Откройте логический диск с файловой системой NTFS и выполните действия, подтверждая их скриншотами..

4.1. Создайте на диске структуру каталогов и файлов согласно п.3.1 и п.3.2.

4.2. Определите характеристики файла $MFT (начальный адрес, число записей, размер в байтах и кластерах).

4.3. Определите число записей в файле $MFTmirr.

4.4. Проведите полный анализ записи MFT, соответствующей файлу Лабораторная работа № 6.txt и занесите в отчет описания всех атрибутов, включая расположение файла на диске.

4.5. Удалите файл Лабораторная работа № 6.txt, проведите анализ изменений в MFT и в области данных. Результаты занесите в отчет.

4.6. Восстановите удаленный файл.

4.7. С помощью программы Блокнот создайте текстовый файл primer.txt, записав в него фразу «Very good weather today! ». Проведите анализ соответствующей записи MFT, определить адрес этого файла на диске.

4.8. Запишите в файл primer.txt второй поток данных, используя для этого, например, любой текстовый файл размером не менее 50 Кбайт. Проведите анализ соответствующей записи MFT и определите расположение данных этого потока на диске. Определите размер файла, сравните с предыдущим пунктом.

4.9. Запишите в файл primer.txt третий поток данных, используя для этого любой графический файл (например, фотографию). Проведите анализ соответствующей записи MFT и определите расположение данных этого потока на диске. Определите размер файла, сравните с предыдущим пунктом.

4 Контрольные вопросы

1. Каким образом поддерживается древовидная многоуровневая система каталогов в Windows?

4. Какова структура FAT, в чем отличия для жестких и гибких дисков?

5. Какова структура каталогов файловой системы FAT? В чем отличие корневого и прочих каталогов?

6. Какие действия выполняются файловой системой при удалении файла в файловых системах FAT и NTFS?

7. Поясните действия файловой системы FAT при поиске файла по имени:

а) файл находится в корневом каталоге;

б) файл расположен в подкаталоге.

8. Поясните механизм выделения дисковой памяти файловой системы FAT при записи нового файла на диск.

9. Какие компоненты компьютера используют физическую и логическую модели магнитного диска?

10. Чем определяется число элементов каталога, выделяемых для хранения метаданных файла в файловой системе FAT?

11. Назовите основные различия файловых систем FAT и NTFS.

12. Какова структура файла MFT?

13. Поясните структуру файловой записи MFT.

14. Алгоритмы восстановления файлов в FAT и NTFS.

15. Резидентные и нерезидентные атрибуты записи MFT.

16. Каким образом в NTFS увеличена скорость доступа к файлам по сравнению с FAT?

Список источников

1. Котельников Е. Введение во внутреннее устройство Windows – [Электронный ресурс] – http: //www.intuit.ru/studies/courses/10471/1078/info

2. Описание редактора связей GNU ld – [Электронный ресурс] –https: //www.opennet.ru/docs/RUS/gnu_ld/gnuld.html#toc1

3. Программирование под Linux – [Электронный ресурс] – http: //www.firststeps.ru/linux/general1.html

4. Игнатов В.. Эффективное использование GNU Make – [Электронный ресурс] – http: //citforum.ru/operating_systems/gnumake/gnumake_04.shtml

5. CVS – система поддержки версий текстов – [Электронный ресурс] – http: //dbserv.pnpi.spb.ru/~shevel/Book/node110.html

6. Jim Blandy. Введение в CVS. Конспект первого дня двухдневного курса по CVS. Перевод на русский язык: Алексей Махоткин. – [Электронный ресурс] – http: //citforum.ru/programming/digest/cvsintrorus.shtml

7. Пояснения по служебным модулям библиотеки C Runtime. http: //www.borisenko.by